DE3734118C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zum Herstellen von aus Kunststoff bestehenden Formteilen, insbesondere in der Fluid- Technik verwendeten Adapterblöcken, mit voneinander trennbaren Formhälften, die einen das zu formende Material aufnehmenden Formhohlraum einschließen, in dem mindestens ein Formkern für eine im Formteil herzustellende Vertiefung hineinragt, der an einer der Formhälften über einen in einer Öffnung der Formhälfte angeordneten Schaft befestigt ist.

Pneumatische Schaltungen werden heutzutage häufig nicht mehr durch einzelne, den Überblick erschwerende Schlauchverbindungen hergestellt, sondern unter Zuhilfenahme von sogenannten Adapter­ blöcken, die einerseits Anschlußmöglichkeiten für mehrere Druck­ mittelverbraucher und/oder -quellen od. dgl. aufweisen und ande­ rerseits innenliegende, entsprechend der gewünschten Schaltung verlaufende Kanäle enthalten. Zur Vereinfachung der Herstellung der innenliegenden Kanäle sind die Adapterblöcke üblicherweise aus mindestens zwei miteinander verklebten Bauteilen zusammenge­ setzt, von denen mindestens eines aus Kunststoff besteht und im Bereich der verklebten Oberfläche vom anderen Teil abgedeckte Vertiefungen aufweist, die nach dem Verkleben der beiden Bautei­ le die Kanäle des Adapterblocks bilden. Die Herstellung des die Oberflächenvertiefungen aufweisenden Adapterformteils erfolgt beispielsweise mittels eines Kunststoff-Spritzgießverfahrens oder durch Einbringen eines schäumbaren Materials in den Form­ hohlraum und Aufschäumen und Aushärten unter Ausbildung eines Strukturformteils.

Ein solcher Adapterblock und das entsprechende Herstellungsver­ fahren mit dem entsprechenden Formwerkzeug sind Gegenstand der DE-PS 31 24 020. Bei diesem bekannten Verfahren sind die zur Aussparung der Vertiefungen verwendeten Formkörper in Gestalt von zylindrischen Formstiften ausgebildet, die in entsprechen­ den Öffnungen der einzelnen Formhälften gehaltert sind. Hierbei ist nachteilig, daß während des Gieß- bzw. Schäumprozesses häufig eine gewisse Menge des zu gießenden bzw. zu schäumenden Materials im Bereich des Außenumfanges des Formstiftes in die den Schaft des Stiftes aufnehmende Öffnung der jeweiligen Form­ hälfte eindringt. Das Material lagert sich im Mündungsbereich der Öffnung an und bildet einen mit dem hergestellten Adapter­ formteil fest verbundenen Kragen, der sich beim Entfernen des Formteils aus dem Formwerkzeug, dem Ausformen, nicht entfernen läßt. Es sind also nach dem Gieß- bzw. Schäumvorgang weitere Be­ arbeitungsvorgänge erforderlich, um die Angußkrägen bzw. Grate zu entfernen und im fertiggestellten Zustand des Adapterblocks eine korrekte Durchströmung und mithin ein ordnungsgemäßes Funktionieren des Adapterblocks zu gewährleisten.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Form­ werkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Entstehen von störenden Angußraten im Bereich der hergestellten Vertiefungen vermieden wird, so daß auf einen nachfolgenden, kostenintensiven Bearbeitungsvorgang verzichtet werden kann.

Die obige Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch erfüllt, daß sich der Übergangsbereich zwischen dem Formkern und dem Schaft im Bereich der Oberfläche des Formhohlraums befindet und als sich vom Schaft zum Formkern hin erweiternde Abstufung ausgebil­ det ist, derart, daß der an der Formhälfte anliegende Formkern die Mündung der den Schaft enthaltenden Öffnungen vollständig abdeckt und dabei zusätzlich über den Rand der Öffnung hinaus übersteht.

Gegenüber den bekannten, im Bereich des Schaftes und des Form­ kerns mit identischer Außenkontur und identischen Außenabmes­ sungen ausgestatteten Formkörpern weisen die mit dem erfindungs­ gemäßen Formwerkzeug hergestellten Formkörper eine abgestufte Gestalt auf: Der Schaft ist dünner als der Formkern, gleich­ zeitig ist auch die den Schaft aufnehmende Öffnung der Formhälf­ te mit einem geringeren Durchmesser bzw. mit geringeren Breiten­ abmessungen versehen als der Formkern. Während also beim Stand der Technik der Durchmesser der den Schaft aufnehmenden Öffnung regelmäßig dem Durchmesser der im herzustellenden Form­ teil auszubildenden Vertiefung entsprach, ist dies nunmehr nicht der Fall. Vielmehr sind die entsprechenden Schaftabmes­ sungen gegenüber denjenigen der herzustellenden Oberflächenver­ tiefung quer zur Schaft-Längsrichtung verringert. Die Folge davon ist, daß der an der Formhälfte anliegende Formkern die Schaftöffnung im Mündungsbereich der Formkammer abdeckt und zu­ sätzlich seitlich, d. h. quer zur Schaft-Längsrichtung, überragt, so daß ausgeschlossen ist, daß in die Schaftöffnung Gieß- bzw. Schäummaterial eindringen kann. Zwar kann auch hier nicht unter allen Umständen verhindert werden, daß in den Anlagebereich zwi­ schen der die Mündung der Schaftöffnung umgebenden Formhälften­ wand und der zugewandten Fläche des Formkerns eine gewisse Menge des zu verarbeitenden Materials eindringt. Doch ist dies unschädlich, da die hierbei entstehenden Grate bzw. Ränder beim Ausformvorgang automatisch abgetrennt werden, da beim Ausformen der jeweilige Formkern in Schaft-Längsrichtung aus dem geform­ ten Formteil herausgezogen wird, so daß die quer zu dieser Aus­ formrichtung in den genannten Zwischenraum hineinragenden Grate unmittelbar abgebrochen werden. Eine Nachbearbeitung der ent­ standenen Oberflächenvertiefungen kann demnach entfallen, was die Herstellungskosten der Adapterblöcke beträchtlich ver­ ringert.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen aufgeführt.

Vorzugsweise weisen der Schaft und der Formkern jeweils zylin­ drische Gestalt auf und sind koaxial zueinander angeordnet, wobei der Durchmesser des Schaftes und der diesen aufnehmenden Öffnung der Formhälfte geringer ist als derjenige des Formkerns und zwischen den beiden die Abstufung entsteht. Derartige Formkörper lassen sich infolge ihrer einfachen geometrischen Gestalt kostengünstig herstellen und sind insbesondere zur Aus­ formung von Verbindungskanälen im jeweiligen Adapterformblock besonders geeignet. Zweckmäßigerweise verläuft hierbei die den Schaft im Bereich der Abstufung ringförmig umgebende Stirnfläche des Formkerns rechtwinkelig zur Schaft-Längsachse. Damit ist ge­ währleistet, daß diese Stirnfläche satt und bündig an der ent­ sprechenden, zugewandten Formoberfläche anliegen kann. Bei Bedarf kann die Stirnfläche des Formkerns aber auch einen kegelförmigen Verlauf aufweisen, so daß zwischen dem Formkern und der Formhälfte ein Rand von genau definierter Gestalt entstehen kann, der nach dem Formvorgang leicht abbrechbar ist. Hierzu wird die im Bereich der Abstufung angeordnete Mantelfläche des Schaftes als ein sich zum Formkern hin erweiternder Kegelstumpf gestaltet.

Je nach Ausführungsform des herzustellenden Formteils können ein oder mehrere Formkörper mit beliebig gestaltetem Formkern verwendet werden. Vorteilhaft ist dabei jeweils, den Formkern und den Schaft aus Kunststoffmaterial herzustellen und hierbei insbesondere aus thermoplastischem Kunststoff zu gießen bzw. zu spritzen.

Zur sicheren Halterung der Formkörper an der jeweiligen Form­ hälfte ist zweckmäßigerweise vorgesehen, an der dem Formkern entgegengesetzten Seite des Schaftes ein Verankerungsteil anzu­ ordnen, das den Formkern an der zugeordneten Formhälfte fixiert und gegen ein Herausziehen in Richtung des Form­ hohlraumes sichert. Es kann sich hierbei insbesondere um ein zylindrisches Teil handeln, dessen Durchmesser zumindest an einer Stelle größer ist als der Durchmesser der den Schaft auf­ nehmenden Öffnung. Durch die nunmehr im eingesetzten Zustand des Formkerns zwischen dem Formkern und dem Verankerungsteil angeordnete Partie der Formhälfte wird eine optimale Befestigung erreicht. Vorzugsweise kann das Verankerungsteil dabei fest in der Formhälfte eingesetzt sein, es ist jedoch auch mög­ lich, das Verankerungsteil an der Außenseite der Formhälfte anzuordnen.

Die Flexibilität der Herstellung von Formteilen kann erhöht werden, wenn der Formkern und der Schaft sowie zusätzlich oder alternativ der Schaft und das Verankerungsteil jeweils lösbar miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Verschrauben. Dann lassen sich die einzelnen Formkerne schnell auswechseln, und die Gestaltung der herzustellenden Formteile kann variiert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs in Seitenansicht und im Längsschnitt, wobei punktiert das herzustellende Adapterformteil angedeutet ist, und

Fig. 2 eine vergrößerte Detailansicht des Übergangs­ bereiches zwischen Formkern und Schaft.

Das in der Zeichnung im geschlossenen Zustand dargestellte Form­ werkzeug 1 enthält eine plattenförmige Formhälfte 2 und eine zweite, praktisch den Deckel des Formwerkzeugs 1 bildende Form­ hälfte 3. An ihrer der plattenförmigen Formhälfte 2 zugewandten Konturseite 4 enthält die zweite Formhälfte 3 eine Ausformung, die von der anderen Formhälfte 2 abgedeckt ist, so daß ein Form­ hohlraum 5 gebildet ist. In diesen mündet ein die eine Formhälf­ te 3 durchdringender Befüllkanal 6, durch den das zu formende Material, z. B. flüssiger oder aufzuschäumender Kunststoff, in den Formhohlraum eingespritzt werden kann. Nach dem Aushärten bzw. Aufschäumen der eingspritzten Kunststoffmasse werden zum Entformen die beiden Formhälften 2, 3 gemäß Pfeil 7 voneinander getrennt, und das hergestellte Formteil kann entnommen werden.

Das Formwerkzeug des Ausführungsbeispiels dient insbesondere der Her­ stellung von aus Kunststoff bestehenden Formteilen, aus denen sich in der Fluid-Technik verwendbare Adapterblöcke zusammen­ setzen lassen. Diese Adapterblöcke enthalten innenliegende Ka­ näle bzw. Kammern, die einer Pneumatikschaltung entsprechend angeordnet sind. Dadurch kann unübersichtliche und störan­ fällige Schlauchverbindungen verzichtet werden, so daß es mög­ lich ist, pneumatische Schaltungen auf engstem Raum kompakt anzuordnen.

Um die innenliegenden Kanäle des Adapterblocks herzustellen, wird zunächst mit dem Formwerkzeug 1 ein Formteil hergestellt. Ein solches Formteil ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 8 versehen und befindet sich im Formhohlraum 5 (gepunktete Darstellung). Der Aufbau des Formteils 8 ist im wesentlichen platten- bzw. blockförmig, wobei in die der Form­ hälfte 2 zugewandte Seite 9 der Formhälfte 3 Vertiefungen 10, 11 eingebracht sind. Diese Vertiefungen 10, 11 sind das Resultat des vorangegangenen Gieß- bzw. Schäumvorganges, bei dem an der Konturseite 4 der einen Formhälfte 3 angeordnete Erhebungen 14, 15 mit ihrer Gestaltung des Negativ für diese Vertiefungen gebildet haben. In anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies also, daß die Topographie der Konturseite 4 im Negativ derjeni­ gen der zugewandten Verbindungsfläche 9 des Formteils 8 nach dem Herstellungsprozeß entspricht.

Nach dem Ausformen des Formteils 8 wird dessen Verbindungsfläche 9 abgedeckt, was durch das Aufkleben eines Plattenkörpers oder aber eines weiteren Formteils erfolgen kann. Die Vertiefungen 10, 11 sind dadurch abgedeckt und zum Führen eines Strömungs­ mediums geeignet.

Bei dem abgebildeten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Erhebungen 14, 15 um rippenförmige Anformungen 16, 17 an die Konturseite 4 der Formhälfte 3, die im wesentlichen rechtwinkelig zur Zeichenebene verlaufen und infolge der Schnittdargestellung hockerförmig aussehen. Der zur gegenüberlie­ genden Formhälfte 2 weisende Oberflächenabschnitt 18, 19 der An­ formungen 16, 17 ist zumindest an einer Stelle - beim Ausfüh­ rungsbeispiel in der Schnittebene - abgeflacht und steht in Be­ rührungskontakt mit jeweils einem Formkern 20, 21, der ebenfalls Teil der jeweiligen Erhebung 14, 15 ist. Die Formkerne 20, 21 erstrecken sich bis zur gegenüberliegenden Formhälfte 2 und bilden somit die Negative für Anschlußkanäle, die einerseits an der der Verbindungsfläche entgegengesetzten Anschlußfläche 22 und andererseits in einen der von den Anformungen 16, 17 geform­ ten Kanäle des Formteils 8 ausmünden.

Die Formkerne 20, 21 sind jeweils Teil eines Formkörpers 22, 22′, der an der Formhälfte 3 mittels eines Befesti­ gungsschaftes 23, 23′ angeordnet ist.

Beim Ausführungsbeispiel sind sowohl die Formkerne 20, 21 als auch die Befestigungsschäfte 23, 23′ zylindrisch ausgebildet und koaxial zueinander angeordnet, wobei die Längsrichtung 24 parallel zur Ausformrichtung 7 verläuft. Der Schaft 23, 23′ sitzt in einer Öffnung 25, 25′, wobei der Übergangsbereich 29 zum Formkern 20, 21 den Oberflächenabschnitten 18, 19 der Formhälfte 3 zugeordnet ist.

Der Übergang vom Befestigungsschaft 23, 23′ zum Formkern 20, 21 ist als Abstufung 30 ausgebildet, so daß der an der Formhälfte 3 anliegende Formkern 20, 21 die Mündung der den zugeordneten Schaft 23, 23′ enthaltenden Öffnung 25, 25′ voll­ ständig abdeckt und zusätzlich noch über den Rand der Öffnung 25, 25′ hinaus übersteht bzw. überlappt. Beim Ausführungsbei­ spiel ist hierzu der Durchmesser der den jeweiligen Schaft auf­ nehmenden Öffnung 25, 25′ geringer als derjenige des zugeord­ neten Formkerns 20, 21.

Der Schaft 23, 23′ und der Formkern 20, 21 können auch von der Zylinderform abweichend gestaltet sein, wesentlich ist jedoch in jedem Fall, daß sichergestellt ist, daß die Fläche des Formkerns im Übergangsbereich 29 ohne den jeweiligen Schaft betrachtet größer ist als die Querschnittsfläche der den Schaft aufnehmenden Öffnung in deren Mündungsbereich und daß die jeweilige Mündung völlig zugedeckt ist.

Die Vorteile dieser Gestaltung sind insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, in der gleiche bzw. entsprechende Bauteile mit iden­ tischen Bezugszeichen versehen sind. So ist die Schaftöffnung 25 im Mündungsbereich 31 vom Formkern 20 abgedeckt, so daß kein bei der Herstellung verwendetes Kunststoffmaterial in die Öffnung 25 eindringen kann. Einer Entstehung von Graten, die eine nachfolgende Bearbeitung erforderlich machten, ist damit entgegengewirkt. Sollte dagegen, was nicht immer ausge­ schlossen werden kann, in den ringförmigen Bereich 32 zwischen dem Formkern 20, 21 und der Anformung 16, 17 Kunststoff­ material eindringen, so ist dies völlig unschädlich, weil, da das eingedrungene Material nach dem Erkalten quer zur Ausform­ richtung in den Bereich 32 ragt, der somit entstandene Grat bereits beim Ausformen automatisch vom Form­ teil 8 abgetrennt wird. Die Oberfläche der Vertiefungen 10, 11 kann auf diese Weise völlig gratfrei gehalten werden, so daß sich aufwendige Nachbearbeitungen, insbesondere Polierarbeiten od. dgl. erübrigen.

Beim Ausführungsbeispiel verläuft der Bereich 32 in einer rechtwinkelig zur Schaft-Längsachse angeordneten Ebene, hier kann jedoch bei Bedarf auch ein leicht konischer Verlauf gewählt werden. Insbesondere bietet es sich an, die der Anformung 16, 17 zugewandte Ringfläche des Formkerns 20, 21 kegelförmig auszubil­ den, wobei der Durchmesser sich in vom Schaft wegweisende Rich­ tung vergrößert.

Beim Ausführungsbeispiel bestehen die Formkörper aus Kunststoff­ material und sind insbesondere aus thermoplastischem Kunststoff hergestellte Spritz- bzw. Gießteile. Auch metallische Werkstoffe können jedoch Verwendung finden.

Zugunsten eines sicheren Halts der Formkörper 22, 22′ in der zugeordneten Formhälfte 3 kann, wie in Fig. 1 abgebildet, vorge­ sehen sein, am jeweiligen Schaft 23, 23′ an der dem Formkern 20, 21 entgegengesetzten Seite ein Verankerungsteil 33, 33′ vorsehen. Es handelt sich hier vorzugsweise um ein zylindrisches, schei­ benförmiges Teil, dessen Durchmesser größer als derjenige der Schaftöffnung bzw. des Schaftes ist, so daß die Formkörper gegen Herausziehen in Richtung zur gegenüberliegenden Formhälfte gesichert sind. Auch andere Gestaltungsarten des Verankerungs­ teils sind möglich, z. B. steg- bzw. balkenförmige.

Bei dem in Fig. 1 rechts abgebildeten Formkörper 22′ sind Form­ kern 21, Schaft 23′ und Verankerungsteil 33′ einstückig mitein­ ander ausgebildet. Das Verankerungsteil 33′ ist in das Material der Formhälfte 3 unlösbar eingebettet. Hingegen ist das Ver­ ankerungsteil 33 des linken Formkörpers 22 ein separates Bau­ teil, das lösbar mit dem Schaft 23 verbunden ist. Es sitzt in einer Vertiefung der der Konturseite 4 entgegengesetzten Formhälftenfläche 34 und weist eine Gewindebohrung auf, in die das mit einem Gewinde 35 versehene zugeordnete Ende des Schaftes 23 lösbar eingeschraubt ist. Letzteres ermöglicht ein Auswechseln des Formkerns 20, so daß Formteile 8 mit verschie­ denartig gestalteter Kontur gegossen bzw. geschäumt werden können. Im übrigen ist es auch möglich, zusätzlich oder alterna­ tiv den jeweiligen Schaft 23, 23′ und den zugehörigen Formkern 20, 21 als separate, lösbar miteinander verbundene und hierbei insbesondere miteinander verschraubte Bauteile auszubilden.

Es versteht sich, daß die Erfindung auch dann realisiert werden kann, wenn die entsprechende Formhälfte 3 keine rippenförmigen Anformungen 16, 17 aufweist. Wesentlich ist immer nur, daß der Formkern an der schaftseitigen Stirnseite so gestaltet ist, daß er die den zugehörigen Schaft aufnehmende Öffnung zusätzlich mit einem die Mündung 31 umgebenden Randbereich vollständig abdeckt.

Claims (10)

1. Formwerkzeug zum Herstellen von aus Kunststoff bestehenden Formteilen, insbesondere in der Fluid-Technik verwendeten Adapterblöcken, mit voneinander trennbaren Formhälften, die einen das zu formende Material aufnehmenden Formhohlraum ein­ schließen, in dem mindestens ein Formkern für eine im Formteil herzustellende Vertiefung hineinragt, der an einer der Form­ hälften über einen in einer Öffnung der Formhälfte angeordneten Schaft befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Übergangsbereich (29) zwischen dem Formkern (20, 21) und dem Schaft (33, 33′) im Bereich der Oberfläche des Formhohlraumes (5) befindet und als sich vom Schaft (23, 23′) zum Formkern (20, 21) hin erweiternde Abstufung (30) ausgebildet ist, derart, daß der an der Formhälfte (3) anliegende Formkern (20, 21) die Mündung (31) der den Schaft (23, 23′) enthaltenden Öffnungen (25, 25′) vollständig abdeckt und dabei zusätzlich über den Rand der Öffnung (25, 25′) hinaus übersteht.

2. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (23, 23′) und der Formkern (20, 21) zylindrische Gestalt aufweisen und koaxial zueinander angeordnet sind, wobei der Durchmesser des Schaftes (23, 23′) und der diesen aufneh­ menden Öffnung (25, 25′) geringer ist als derjenige des Form­ kerns (20, 21) und zwischen den beiden die Abstufung (30) entsteht.

3. Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die den Schaft (23, 23′) im Bereich der Abstufung (30) ringförmig umgebende Stirnfläche (32) des Formkerns (20, 21) rechtwinklig zur Schaft-Längsachse (24, 24′) verläuft.

4. Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß sich die Mantelfläche des Schaftes (23, 23′) im Bereich der Abstufung (30) zum Formkern (20, 21) hin kegelförmig erweitert.

5. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Formkern (20, 21) und der Schaft (23, 23′) aus Kunststoffmaterial bestehen.

6. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am Schaft (23, 23′) an der dem Formkern (20, 21) entgegengesetzten Seite ein Verankerungsteil (33, 33′) ange­ ordnet ist, das den Formkern (20, 21) an der zugeordneten Form­ hälfte (3) fixiert und gegen ein Herausziehen in Richtung des Formhohlraums (5) sichert.

7. Formwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verankerungsteil (33, 33′) ein zylindrisches Teil ist, dessen Durchmesser zumindest stellenweise größer ist als der Durchmes­ ser der den Schaft (23, 23′) aufnehmenden Öffnung (25, 25′).

8. Formwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verankerungsteil (33′) in der Formhälfte (3) fest einge­ bettet ist.

9. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Formkern und der Schaft miteinander lösbar verbunden sind.

10. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (23) und das Verankerungsteil (33) lösbar miteinander verbunden sind.